Oberflächennahe Geothermie und die Auswirkungen auf den Grundwasserhaushalt

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1 Oberflächennahe Geothermie und die Auswirkungen auf den Grundwasserhaushalt Auswirkungen des Grundwassers auf die Oberflächennahe Geothermie BWK Tagung Wernigerode 1

2 Oberflächennahe Erdwärme Sonneneinstrahlung Niederschlag Wärmezufuhr mit dem Grundwasser C w, w Wärmestrom aus dem Gebirge (Speicher), C g, g Wärmestrom aus dem Erdinneren: 0,07 W/m² 400m Quelle: W/T Geoingenieure BWK Tagung Wernigerode 2

3 Oberflächennahe Erdwärme Temperaturen im Bereich 15 m 400 m: C Wärmepumpe - Anwendung für moderne Heizungssysteme mit niedriger Vorlauftemperatur Kühlen Z. Zt. noch nicht für Stromerzeugung geeignet BWK Tagung Wernigerode 3

4 Oberflächennahe Geothermie ca Anlagen wurden landesweit errichtet ca. 90 Bohrunternehmen haben in Sachsen-Anhalt für die Geothermie gebohrt mittlere Leistung ca. 9,7 KW (gemittelt für Anlagen < 30KW) Im LAGB angezeigte Erdwärmeanlagen BWK Tagung Wernigerode 4

5 Oberflächennahe Erdwärmegewinnung ca. 90 % der Anlagen in Sachsen-Anhalt Erdwärmesonden GW-Brunnen Erdwärmekollektoren Energiepfähle BWK Tagung Wernigerode 5

6 10-20 C BWK Tagung Wernigerode 6

7 Quelle: Im Radialbohrverfahren errichtete Sonden Sonden mit Phasenwechsel Quelle: BLZ Gommern) BWK Tagung Wernigerode 7

8 Erdwärmesonden technisch ausgereift und zuverlässig geringer Platzbedarf weitgehende Wartungsfreiheit Heizen und Kühlen von Gebäuden BWK Tagung Wernigerode 8

9 Schema einer Brunnenanlage Landesamt für Geologie und Quelle: Vortrag Dipl. Ing (FH) Alexander Lyssoudis BWK Tagung Wernigerode 9

10 Schluckbrunnen 10,05m BWK Tagung Wernigerode 10

11 Anzeige und Genehmigungspflichten Untere Wasserbehörde Grundwasserleiter Bohrungen für die Installation der Sonden sind 1 Monat vor Baubeginn anzeigepflichtig ( 139 Abs. 1 Wassergesetz LSA). Grundwasserleiter Wasser-Wasser-Wärmepumpen stellen eine Gewässernutzung dar und sind grundsätzlich genehmigungspflichtig BWK Tagung Wernigerode 11

12 Einwirkung auf das Grundwasser Einflüsse durch den Betrieb der Anlage Einflüsse durch Bohrprozess und Ausbau BWK Tagung Wernigerode 12

13 Einflüsse durch den Betrieb der Anlage Temperaturveränderung des Grundwassers durch Wärmeentzug bzw. eintrag Verschiedene wissenschaftliche Abhandlungen hinsichtlich Veränderung der Mikrobiologie und des Chemismus des Grundwassers ->Gefährdungspotential gering Eintrag von Wärmeträgermittel in das Grundwasser bei defekter Anlage nur Stoffe der Gewässergefährdungsklasse 1 bzw. ohne zulässig begrenzte Menge -> relativ geringes Gefährdungspotential BWK Tagung Wernigerode 13

14 Einflüsse durch Bohrprozess Landesamt für Geologie und Eintrag von Bohrspülung nur Stoffe der Gewässergefährdungsklasse 1 bzw. ohne Gefährdung zulässig begrenzte Menge und Ausbau -> relativ geringes Gefährdungspotential Schaffung von Umläufigkeiten beim Bohrprozess bzw. durch nicht sachgerechte Hinterfüllung (unvollständige Verfüllung, falsche Materialien..) dauerhafte Verbindung verschiedener Grundwasserleiter möglich -> hohes Gefährdungspotential BWK Tagung Wernigerode 14

15 BWK Tagung Wernigerode 15

16 Unbekannte Geologie Grundwasserleiter Grundwasserleiter Grundwasserschutzgebiete Verbot in Zone 1 und 2 Fallentscheidung in Zone BWK Tagung Wernigerode 16

17 Einwirkung Grundwasser auf Erdwärmesonden Dimensionierung der Anlage (Geo-)Technische Probleme für die Bohrung BWK Tagung Wernigerode 17

18 Dimensionierung Landesamt für Geologie und Brunnenleistung Entzugsleistung, W/m Temperatur im Untergrund: C Wärmetransport des Grundwassers Wärmeleitfähigkeit der Gesteine, W/(m*K) Durchlässigkeitsbeiwert Sand, trocken 0,3 0,9 Sand, wassergesättigt 2,0 3,0 (nach VDI 4640) BWK Tagung Wernigerode 18

19 Pumpe - 10 KW, Leistungszahl 4 Standort 1 Entzugsleistung, W/m Entzugsleistung, gesamt, W 2 Sonden a 60m, - 10%, W 18m Sand, wasserführend 65 10m Schluff m Sand, wasserführend 65 8m Sand, wasserführend 52m Schluff BWK Tagung Wernigerode 19

20 (Geo-)Technische Probleme BWK Tagung Wernigerode 20

21 Arteser in Südthüringen BWK Tagung Wernigerode 21 Quelle: TLUG Thüringen

22 Arteser BWK Tagung Wernigerode 22 Quelle: TLUG Thüringen

23 arteser BWK Tagung Wernigerode 23 Quelle: TLUG Thüringen

24 BWK Tagung Wernigerode 24 Quelle:

25 Quelle: GD NRW, Autor: K. Steuerwald BWK Tagung Wernigerode 25

26 Staufen BWK Tagung Wernigerode 26

27 Anthropogene Aufschüttungen, quartäre Schotter Schilfsandstein Oberer Gipsspiegel Oberer Anhydritspiegel Gipskeuper Staufen Geologische Situation Unterer Anhydritspiegel Unterer Gipsspiegel Unterkeuper Oberer Muschelkalk BWK Tagung Wernigerode 27

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30 Projekt GEOTHERM Landesamt für Geologie und Ressortübergreifendes Informations- und Erfassungssystem Oberflächennahe Geothermie (LAGB, MLU, LHW, LvWA, LAU, Untere Wasserbehörden ) Google Suche : Anhalt Geothermie Informationsbroschüre zur Oberflächennahen Geothermie in Sachsen-Anhalt entspricht inhaltlich den Leitfäden der anderen Bundesländer -> als pdf-download zu beziehen, jederzeit aktualisierbar

31 Auskunftssystem Beispiel: Ungünstige geotechnische Bedingungen BWK Tagung Wernigerode 31

32 BWK Tagung Wernigerode 32 Im LAGB angezeigte Bohrstandorte für Erdwärmesonden mit Anzahl der Bohrungen (Stand 2011)

33 BWK Tagung Wernigerode 33 Im LAGB angezeigte Bohrstandorte für Erdwärmesonden mit Anzahl der Bohrungen (Stand 2011)

34 Erdwärme Wärmeenergie der Zukunft dafür muss Planung und Ausführung durch Fachbüros erfolgen sowie die Geologie berücksichtigt werden! BWK Tagung Wernigerode 34